细论基于深度学习背景下高中生物模型构建与应用

摘 要：在我国大力提倡素质教育大环境下，提升学生综合素质、促使学生全面发展的新型教学管理策略，成为教育模式改革的主流趨势。深度学习不仅有效提升学生学习能力，同时培养学生对待问题的批判性思维，与高中生物模型构建教学手段结合相得益彰。本文旨在全面分析基于深度学习背景下，开展高中生物模型构建的有效措施，为高中生物教学模式改革、提升学科教学质量贡献绵薄之力。

关键词：深度学习;高中生物;模型构建;应用

体现深度学习重要意义的表现形式，主要在于培养学生深入思考的能力与激发学生批判性思维。基于深度学习背景下，高中生物模型构建应主动迎合深度学习核心思想，重视生物学科模型建立，对培育学生逻辑思维、挖掘学生深入思考主观能动性起积极作用。

一、深度学习的实际意义与重要价值

深度学习重视学生以审慎的观点看待问题、带有批判精神地对待学习，通过将信息处理结果融入脑海中现有知识体系架构，最终融会贯通应用于相应情境解决实际问题，锻造出学生深厚的学习能力。学生拥有深度学习的能力，是积累科学素养、发掘创新精神的必要条件，而批判性思维是学生开启深度学习的基本要素。在我国大力推进素质教育的大环境下，基于高中生物学科核心素养教学背景，以培养学生深度学习能力为基础，推进新时代教学模式改革[1]。

二、深度学习路线核心概要

（一）开展深度学习的必要条件

批判性思维实质是指人类针对不断发展的事物，依据自身现有思维高度与阅历，开展重新审视、思考的过程。批判性思维是在对相关事件中含有信息初步认识的基础上，根据自我认知能力与内在情感特质获取全新判断结果。依照有关学者专家的深入研究，批判性思维可分为六大组成部分，分别是：思维品质、思考材料、自我审视、思考过程、思维认知与思考目的。自我审视是拥有批判性思维的“上层建筑”，具体展现批判性思维的实际意义与反思价值。培养学生自我审视精神，是打造结合批判性思维深度学习路线的焦点问题。

（二）融合批判性思维的深度学习路线

1.设计深度学习方案

为保证实际教学工作中深度学习环节的质量与效率，学科教师应预先做好课程评估工作，结合不同学生实际需求与能力，制订适宜的教学目标。有关任课教师可通过设置教学情境的形式，快速准确带领学生进入学习状态，明确思考目的与大致知识体系架构。利用情境教学中设计问题的方式，协助教师与学生共同收集可供学习进程后期展开批判性思维的可用资料。

2.刻画拥有批判性思维的深度学习路线

若使学生带有批判性眼光看待问题，任课教师需采取有效措施，充分调动学生思维活跃性、激活学生运用知识储备的主观能动性，进而实现学生能够依据自身独有的一套批判性思维系统，对任课教师相关教学手段营造的情境自主开展感知与辨析。经过调动脑海中已学过、关联性强的知识内容，学生能够进一步深刻分析新知识与已有知识体系的联系与空缺部分;充分调用学生对信息的评价机制，促使学生将绝大部分注意力转移至高级别信息处理加工环节，优化课程相应知识体系，深刻理解授课教师教授的新知识，实现深度学习的最终目的[2]。

三、深度学习背景下高中生物模型构建的实际应用

（一）建立生物概念模型，促进学生逻辑思维能力发展

1.建立生物概念模型的实质内涵与重要意义

建立概念模型的主要目的，是为加深学生对课本知识体系中繁杂生物概念的印象，协助学生深入理解有关条目概念与蕴含的实际内涵，进而令学生对相关生物概念的理解上升一个新台阶，取代勉强记忆下对抽象概念的泛泛而谈。任课教师通过与学生共同构建生物概念模型，协助学生认清概念内包含的知识本质、抓住课堂教学的核心内容，训练学生严谨的逻辑思维能力。从生物基础概念学习环节出发，激发学生开展深度学习的潜力。高中阶段生物教学概念模型建立的主要手段，可依靠知识架构图深度学习相应生物学科概念。概念图能够简洁明了地展现不同章节知识点关联性，体现高中生物学习循序渐进的过程。同时有关任课教师可运用提问的形式，将知识串联结构下部分重要概念故意空缺，考查学生学习知识的连贯性与掌握程度。

2.建立高中生物概念模型，促进学生逻辑思维能力的实例分析

高中生物知识体系相对庞杂，涉及概念性理论知识点众多，如何通过建立概念模型，兼顾学生深度学习与扎实基础的双重学习需求，是高中阶段概念模型建立的首要目标。针对上述概念模型建立理念，纵观高中生物课本中重要知识点，能够采用绘制知识架构图，展现建立概念模型优势的生物知识点众多。例如：人教版高中生物必修二第七章中涉及的达尔文自然选择学说，任课教师根据自然选择学说的核心要点构建相应的概念解释模型，由三个自然生物界存在事实：生物过度繁殖倾向、物种个体数保持稳定、资源有限，推断出一个结论：生物个体间存有生存斗争。按照此种逻辑清晰的形式，建立概念解释模型。相关任课教师使用此种生物模型建立方式，将每一阶段教学进程内重要知识点向学生充分展示。学生在学习的过程中不仅通过最高效的学习方法，快速学习新知识，并且该种学习方式塑造学生深入思考、抓住问题核心的学习能力，对学生综合素养全面发展有所助益[3]。

（二）建立生物物理模型，给予学生抽象知识的直观表现

1.建立生物物理模型的实质内涵与重要意义

物理模型建立主要是指使用具有鲜明特色，能够给予观者深刻印象的客观事物塑造的相应模型。物理模型依靠与需要展现的客观事物拥有类似或一致的状态变量，在学生接受新知识的重要阶段，为学生带来最激烈的视觉冲击。使用物理模型营造简洁、明快的课堂气氛，学生可经由模型走进直观的生物科学世界探寻真理。任课教师利用建立物理模型手段开展教学活动，是希冀将艰深的生物知识化繁为简，协助学生扎实理论基础。学生走进由物理模型塑造的生物世界，展现学习进程中由浅及深的钻研过程。深刻贯彻深度学习的教育理念，协助学生积累基于生物学科的核心素养[4]。

2.建立高中生物物理模型，给予学生抽象知识直观表现的实例分析

建立物理模型不仅是直观展现知识核心的有力措施，建立过程也是检验学生对相关知识点掌握程度、是否具有独特见地的良好方式。因此高中生物课程实际教学工作中，任课教师常选择与学生互动，共同完成物理模型塑造过程的教学手段展开课堂教学。以人教版高中生物必修一第三章重点内容：“分子的结构”为例。制作真核细胞模型是课程要求的实践教学内容，任课教师可组织学生前往生物实验室，亲身体验建立真核细胞模型的具体过程。教师在课前向同学介绍此次实验课程的教学安排，令学生明确教学目标与计划：制作动植物细胞模型;引导学生通过观察实验室提供的相关实验材料与细胞结构剖析图片，思考制作真核细胞结构某部分的适宜原料。实验原料可由橡皮泥、胶水、双面胶、小刀、水果、蔬菜等组成，分别可用于制作细胞壁、细胞膜、细胞器或细胞质基质。经过开展制作真核细胞模型实验，充分锻炼学生实践能力，检验学生对日常课堂学习理论知识的理解程度与应用能力，全面锤炼学生基于生物学科的核心素养。以践行深度学习路线的形式，打造新型高中生物课程教学模式。

（三）建立生物数学模型，培养学生严谨缜密的逻辑思维

1.建立生物数学模型的重要意义与实际内涵

数学是从事科学研究、理论学习的重要工具与技能，熟练掌握数学技巧能够令生物学科研习事半功倍，加深学生对相关理论的深刻理解。扎实的理论背景与深度学习，是激发学生对更高层次生物科学学习兴趣的重要因素。因此，利用合理教学手段，培育学生有机结合数学与生物学习的主观能动性;将数学知识作为有效工具建立学习模型，协助自身精准把控生物学习的深度与方向。数学语言形式多样，具备令查阅者一目了然的明显优势，如图表、函数、图像等，能够给予学生直观形象的量化变化，将课本中抽象的文字描述使用数学手段准确展现。高中生物可通过建立数学模型辅助学习的知识点有：基因频率、遗传概率、蛋白质合成分子量等。

2.建立高中生物数学模型的教学实例分析与应用

根据数学模型的通识定义：数学模型是用以具象量化目标系统及其性质的数学方式。具体形式包括图表、图像、函数、等式、不等式等，使用字母与数字建立具体模型刻画目标系统。人教版高中生物必修三第四章第二节“种群数量的变化”中明确指出建立数学模型的步骤，任课教师在实际教学工作中应基于以下四步，逐步培养学生建立数学模型的能力：首先，针对具体问题分析研究对象，准确把握解决问题的关键点。以“种群数量的变化”开篇提出的问题为例。教师可引导学生自主分析解决此类问题，建立数学模型的基础与通用方法，找准模型建立的关键点——细胞分裂速率为20分钟一次。其次，任课教师逐步带领学生基于问题构建合理假设，为后续数学模型建立提供稳定的理论基础。根据问题背景，学生可总结出假设资源与空间充足稳定时，细菌种群增长无视种群密度增加的限制。再次，利用实验的方法提出数学模型。教师可引领学生使用实验的方法，以實验数据为基准，找出细菌增长的规律，并用数学语言表达。依据实验结果，学生基本能够推论出Nn=2n（N为细菌数量，n为第几代）。最后，为保证科学探索的严谨性，教师应带领学生继续实验论证数学模型的准确性，对存有偏差的地方及时予以修正改良。

结束语

学习是对知识信息再加工的主观思考过程。信息接受者可以通过对不同学习任务需求的主观判断，做出相应的层次化信息处理。因此，不同层面的处理结果，使学习分化为深度学习与浅度学习。基于深度学习背景的高中生物教学，利用构建生物模型教学手段，深刻履行素质教育核心理念。打造以深度学习为基础，帮助学生积淀核心素养底蕴为目标的创新型综合教学课堂。

参考文献

[1]陈珍丽.激活高中生物课堂的教学情境创设与生成探讨[J].文理导航（中旬），2021（5）：80，86.

[2]余祥富.指向学生“深度学习”的高中生物学“研学课堂”的构建[J].教育界，2021（17）：84-85.

[3]王小英.指向深度学习的高中生物学模型建构研究[J].新课程，2021（12）：72.

[4]陈达平.在真实情境中构建高中生物深度学习[J].新教育，2021（8）：38-39.

作者简介：朱艳（1981—），汉族，女，江苏苏州人，硕士研究生，高级教师，高三年级组长、备课组长、班主任。研究方向：高中生物教学。